Значение инвариантности как фундамента естествознания. Спонтанное нарушение симметрии

 Пока мы говорили о симметрии и инвариантности. Но не менее интересным является нарушение симметрии. Или в более общем случае нарушение инвариантности.

 Что значит, что объект инвариантен относительно каких-то свойств? Это значит, что оно не различимо по этому свойству. В случае нарушения инвариантности мы получаем свойство, по которому можем различать объекты. Другими словами эти свойства становятся качествами. Если угодно, спонтанное нарушение инвариантности есть реализация закона диалектической логики: переход количества в качество.

В физике это хорошо известное явление. Например, при охлаждении ферромагнетика ниже точки Кюри, тело приобретает спонтанную намагниченность. Такое же явление наблюдается в сегнетоэлектриках.

 Более того, современная физика элементарных частиц с помощью принципа спонтанного нарушения симметрии решила проблему элементарности над решением которой билось много поколений ученных. Согласно с этими взглядами элементарность заключается не в том, что мир построен из некоторого минимального числа первоэлементов, а в том, что он построен по общему сценарию, и этот сценарий – спонтанное нарушение симметрии.

 Современная картина мира с ее четырьмя различными типами взаимодействий с сильно отличающимися свойствами не такова, чтобы человеческий разум мог с удовлетворением созерцать ее. Это дает нам основание ожидать, что принципы инвариантности, наделяющие структурой законы природы, и в будущем послужат нам путеводными нитями и будут способствовать уточнению и объединению наших знаний о неодушевленном мире.

 Рассматривая вопрос о том, сохранится ли и впредь различие и разобщенность между физическими и биологическими науками, в частности науками о человеческом разуме, мы приходим к менее оптимистическим заключениям. Многое свидетельствует о том, что более глубокое понимание процессов наблюдения и восприятия будет достигнуто в не слишком далеком будущем. В скором времени должны быть установлены и пределы нашей способности воспринимать окружающее. В этом должен состоять решающий шаг к достижению более полного знания об окружающем мире. На пути к такому знанию мы не должны рассматривать порознь физические явления и явления, сопровождающие мышление, забывая при анализе одних явлений средства, использованные при анализе других.

 Необходимость в более сильной интеграции науки, по-видимому, лучше всего подтверждается тем, что основными понятиями математики служат физические объекты, а основным понятием в теоретико-познавательной структуре физики является понятие наблюдения, и что психология еще не в состоянии дать нам понятия и идеализации, обладающие той степенью точности, которая требуется в математике и даже в физике.

Таким образом, перекладывание ответственности с математики на физику, с физики на психологию не имеет конца. Исправить столь плачевное положение может лишь более тесное объединение этих, ныне разрозненных дисциплин.

 Контрольные вопросы

1.     Происхождение симметрии в природе.

2.     Как связаны симметрии с законами сохранения?

3.     В чём состоит проблема киральности?

4.     Инвариантность как руководство для получения фундаментальных законов.

5.     Спонтанное нарушение симметрии – спасательный круг в физике.